DE3213952C2 - Ausbau für den Tunnelbau, insbesondere im Untertagebergbau mit Hilfe von gekrümmten Stahlbetonfertigschalen - Google Patents

Abstract

Bei einem Ausbau für den Tunnelbau, insbesondere im Untertagebau mit Hilfe von gekrümmten Stahlbetonfertigschalen, die jeweils mit ihren Stirn- und gegebenenfalls an ihnen ausgebildeten Längskantenflächen mit ihnen jeweils benachbarten Schalen voreinandergesetzt und miteinander verbunden, sowie abgedichtet werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens in die Stirnkantenflächen jeder Schale eine Hälfte eines Gelenkes eingebaut ist, welche aus einem zum Teil einbetonierten Stahlprofil besteht und daß die nach dem Zusammenfügen mit der anderen Schale innen anstehenden Gelenkhälften bei aufeinander unter Bildung einer Fuge abgestützten Schalen mit einer Bandfeder verbunden sind, welche die Fuge überbrückt und verschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringausbau für den Tunnelbau, insbesondere im Untertagebergbau, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf großformatige Stahlbetonfertigschalen, welche z. B. in einem Ringquerschnitt aus einer Ringhälfte bestehen können; solche Tunnelbauten dienen als Kanäle oder Rohrleitungen, kommen aber auch für den U-Bahnbau und andere Zwecke in Betracht. Ein Beispiel, das weiter unten zur Erläuterung der Erfindung dient, ist der Ausbau eines sogenannten Wetterkanals, d. h. eines Tunnels, welcher aus einem Tagesschacht abzweigt und zu einem Hauptventilator eines Bergwerkes führt Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf solche Tunnelbauten, welche in einem umgebenden Gebirge oder Baugrund stehen, der Bewegungen im Laufe der Standdauer des Tunnelbauwerkes ausführt, welche auf Erdbebeneinwirkungen zurückzuführen sind oder sich mit mehr oder weniger großer Genauigkeit vorausberechnen lassen, wie das z. ß. bei Bergsenkungsgebieten der FaLJ ist Unter solchen Voraussetzungen muß der Tunnelausbau

ίο durch eine eingebaute Flexibilität die Erdbewegungen ertragen können. Dann bereitet jedoch die Herstellung und die Erhaltung der Wasserdichtigkeit erhebliche Schwierigkeiten.

Die Erfindung geht aus von einem vorbekannten Ausoau der eingangs beschriebenen Art (DE-AS 1016 206). Dort sind Stahlbetontübbinge auf ihrer Rückenfläche mit einer Panzerung als Dichtungsnut dargestellt Die benachbarten Stahlbetontübbinge sind über verhältnismäßig dünne elastische Flansche verbunden, die Flansehe werden durch Verschraubung fest miteinander verbunden, und die Dichtung erfolgt durch einen Dichtungsstreifen zwischen den Flanschen im Bereich der auf einem Kreisring angeordneten Verschraubung. Die Dichtungsflansche sind mit dem Blech der Rückenpanzerung durch Schweißung biegungsfest verbunden. So kann bei Setzung des Stollens nur eine elastische Verformung der Flanschenbleche eintreten. Derartige Flanschverbindungen sind jedoch nur für geringe Verformungen geeignet, wie sie z. B. bei der Setzung des Stollens auftreten .können. Treten stärkere Verformungen auf, wie z. B. bei Erdbeben, so wurden die dünnen und langen Flansche abreißen, und somit würde die Verbindung und damit die Dichtigkeit zerstört. Das gilt ebenfalls für die Dichtungsverbindung gemäß AT-PS 3 31 296. Auch dort sind abgewinkelte, dünne Flansche als Dichtungsprofüe vorgesehen, deren eines Endteil in der Rohrstirnwand einbetoniert ist und das andere Ende zur Stirnfläche des Rohres und dem entsprechenden Endteil des Dichtungsprofils des benachharten Rohres, mit dem es verbunden ist, parallel verläuft. Als zusätzliche Abdichtung ist ein profilierter Dichtungsring vorgesehen, der in einer Ringnut angeordnet ist die durch Abstufungen gebildet ist, die in den Stirnflächen der Rohre in der Nähe der äußeren Kante vorgesehen sind. Darüber hinaus ist zwischen dem Dichtungsprofil und dem Dichtungsring an der Stirnfläche der Rohrwand eine aus Kunststoff bestehende Ausgleichsplatte angeordnet. Im zusammengeschlossenen Zustand zweier benachbarter Rohre kommt die Stirnfläche der Wand des einen Rohres zur Anlage an diese Platte. Davon abgesehen, daß auch diese Verbindung bei stärkeren Verformungen zerstört wird, ist die Ausgestaltung dieser Verbindung technisch sehr aufwendig. Ein weiteres Verbindungsgelenk für einen Ringausbau ist aus der DE-OS 31 29 662 bekannt. Diese nicht zum vorveröffentlichten Stand der Technik gehörende Druckschrift offenbart einen Ringausbau für Schächte, jedoch nicht für Tunnel. Der dort beschriebene Ausbau ist jedoch nicht ohne weiteres auf einen Tunnelbau anwendbar, da die bei Schächten auftretenden horizontalen und vertikalen Beanspruchungen bei Tunneln nicht auftreten.

Ähnliches gilt für die aus der DE-AS 28 08 387 bekannte flexible und wasserdichte Stahl-Beton-Verbundauskleidung für Schächte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Ringausbau für Tunnel der eingangs genannten Art die aus gekrümmten Stahlbetonfertigschalen zu-

sanimensetzbaren Stahlbetonringe sowohl an gegenüberliegenden Gelenkskanten als auch an gegenüberliegenden Stirnkanten auf einfache aber doch sichere Weise miteinander zu verbinden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Verwendung von Gelenken aus Stahlprofüen ermöglicht eine Elastizität des Ausbaus, welche dessen Schalen aufgrund ihres Aufbaus aus Stahlbeton nicht besitzen. Dadurch kann der Tunnelausbau beispielsweise bei Verformungen, die sich einer Krümmung längs der Tunnelachse auswirken, wie eine Kette folgen, deren Glieder aus den durch Querfugen unterbrochenen und aus den Schalen zusammengesetzten Ausbauabschnitten bestehen. Das setzt eine bestimmte Formgebung der Gelenke voraus, weiche gewährleistet, daß jedes Gelenk notfalls in der gleichen Fuge trotz axialer Verkürzung bzw. Verlängerung zusammenhalt Dieser Forderung genügen erfindungsgemäß die Gelenke, weil die Bandfeder mit den Gelenkhälften an die be iachbarten Schalen über die einbetonierten Stahlprofile hinreichend fest angeschlossen ist, andererseits aber aufgrund 'ihrer Federcharakteristik bleibenden Verformungen des Ausbaus bruchlos zu folgen vermag. Die Verbindungen sind dabei so stabil ausgeführt, daß auch stärkere Verformungen die Dichtigkeit der Verbindungen nicht beeinträchtigen.

Erleichtert werden die Arbeiten zur Verbindung zweier Ringausbauelemente, wenn man gemäß dem Merkmal des Anspruches 2 vorsieht, daß in dem Innenmantel der Stahlbetonschalen fugenparallele Aussparungen vorgesehen sind, in denen die versenkt angeordneten Stirnkanten der Profilschenkel und mit ihnen verschweißte Bandfeder freiliegen und nach ihrer Verbindung, gegebenenfalls mit einer die Aussparungen ausfüllenden Vergußmasse abdeckbar sind. Diese Vergußmassen haben den Vorteil, <daß sie Korrosionen der Stahlteiie vermeiden helfen und Umlaufwasser in den Betonteilen zusätzlich abdichten.

Je nach Betonqualität und bauseitigen Anforderungen kann es genügen, die Betonschalen in den Fugen aufeinander abzustützen, um die erforderliche Festigkeit und Dichtigkeit herbeizuführen. Höheren Anforderungen läßt sich aber durch einen Anstrich Rechnung tragen, der zusätzlich mit Einlagen zusammenwirken kann, die u. a. einer Kantenpressung entgegenwirken können, welchen bekanntlich Stahlbeionteile einen nur begrenzten Widerstand entgegenzusetzen vermögen.

Während man die Montage der Gelenke, die an den Querfugen das Ausbaus ausgebildet werden, an Ort und Stelle, d. h. vorzugsweise unter Tage vornehmen muß, kann man je nach Größe des auszubauenden Querschnittes und dem hiervon im wesentlichen bestimmten Querschnitt der Längsschnitte des Ausbaus die Verbindung der Längsfugen auch schon über Tage herstellen, um den Ausbau in ganzen Abschnitten einzubauen. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß an den Stahlbetonschalen und zur Montage der einzelnen Stahlbetonringe über die Längskanten verteilt angeordnete Einzelverbindungen vorgesehen sind, welcher ihrerseits aus paarweise einander zugeordneten, versenkt angeordneten Winkelprofilen und diese verbindenden Schraubenbolzenpapren bestehen. Solche Bolzen können nämlich auf Zug belastet werden, wenn sich im Bereich einer solchen Mont^tverbindung eine Streckung des fertigen Ausbaus ergibt und werden gedehnt, ohne die Schalen zu überlasten, aber auch ohne die Gelenkwirkung auszuschalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 schematisch und unter Fortlassung aller Einzelheiten den Ausbau eines Wetterkanals gemäß der Erfindung,
Fig.2 die Gelenkverbindung an den Längs- und

ίο Querkanien des Ausbaus nach F i g. 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,

F i g. 3 in der F i g. 2 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform,

Fig.4 im Schnitt eine Längskantenverbindung gemaß der Ausführungsform nach F i g. 2,

F i g. 5 in der F i g. 4 entsprechender Darstellung eine Längskantenverbindung gemäß der Ausführungsform nach F i g. 3 und
F i g. 6 eine Ansicht des Gegenstandes der F i g. 5 in abgebrochener Darstellung von außen, im übrigen gemäß der Darstellung nach F i g. 1.

Das Tunnelbauwerk 11 nach F i g. 1 verbindet einen Tagesschacht 2 mit einem Montageschacht 3, der in Ortbeton bei 4 ausgebaut ist und später als Ansaugkanal für einen Hauptgrubenlüfter dient während der Tagesschacht i als einziehender Schacht an der Erdoberfläche 5 abgedichtet wird. Dargestellt ist auf der Erdoberfläche eine Fördermaschine 6 mit einer Trommel 7 und einem Förderseil 8, das bei 9 umgelenkt und in den Schacht 3 abgelassen ist An einem Gehänge 10 hängt ein Ausbauabschnitt 11, der an die bereits eingebauten gleichartigen Abschnitte 12, 14 im Wetterkanal 1 angeschlossen wird. Der Ausbruch 15 des Wetterkanals 1 ist rund und mit einem vorläufigen Ausbau, z. B. aus Spritzbeton bei 16 abgesichert.

Jeder Ausbauabschnitt besteht aus zwei halbzylindrischen Schalen 19,20, die längs gegenüberliegenden Fugen 21 miteinander verbunden sind. Die Verbindung ergibt sich beispielsweise aus den Darstellungen der Fig.4und5.

Grmäß der Darstellung der Fig.4 sind im Bereich der Längskantenflächen 22,23 Winkeiprofile 24,25 derart einbetoniert, daß der eine Winkelschenkel 26 bzw. 27 in den Beton eingelassen ist, während der andere Winkelschenkel 28,29 in einer zu den Flächen 22,23 parallelen Ebene angeordnet ist. Auf der inneren Mantelfläche 30,31 tragen beide Stahlbetonfertigschalen 13,20 Aussparungen 32,33, an denen die Stirnflächen der Winkelschenkel 28, 29 freiliegen. Mit Hilfe je einer Kehlnaht 34, 35 ist eine bandförmige Feder 36 mit den beiden Profilen 24,25 versch iveißt

Auch auf der Außenmantelfläche 37,38 befindet sich je eine in Längsrichtung und daher parallel zu den Aussparungen 32,33 verlaufende Aussparung 39,40, in der die ebenfalls in einer parallelen Ebene zu den Flächen 22,23 liegenden Schenkel 41,42 von Winkelprofilen 43, 44 freiliegen, die mit ihren anderen Winkelschenkeln 45, 46 in dem Beton der Stahlbetonfertigteile 19,20 vorstehen. Angeschweißt·¹ Flacheisenanker 47,48 bzw. 49,50 mit jeweils gespreizten Enden sorgen für eine feste Verankerung der Profile 43,44 im Beton.

In Querrichtung sind die Schenkel 41,42 mit paarweise angeordneten Schraubenbolzen 51, 52 miteinander verspannt. Dabei befindet sich zwischen den Längskantenstirnflächen 22,23 oine Einlage 17, welche beispielsweise von einem Anstrich der Flächen gebildet werden kann, aber auch eine Quetschlage und/oder Folieneinlage sein kann. Auf diese Weise wird die Fuge zwischen

den Stahlbetonfertigteilen 19,20 weiter abgedichtet.

Der Fig.4 entspricht die Fig.5, die einen Schnitt längs der Linie V-V der Fi g. 6 darstellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der nach F i g. 4 nur dadurch, daß die Stirnseiten 22,23 unmittelbar, d. h. oh- s ne Einschaltung einer Zwischenschicht aufeinanderliegen. In Verbindung mit F i g. 6 ist erkennbar, daß auf der axialen Länge a mehrere Montageverbindungen 53—55 vorgesehen sind, von denen eine jeweils in den F i g. 4 bzw. 5 wiedergegeben ist. Im Gegensatz zur F i g. 4 ist in F i g. 5 die Bandfeder 36 nicht versenkt, sondern außen angeordnet.

Sobald ein Ausbauabschnitt 11 über Tage durch Anbringung der beschriebenen Montageverbindungen 53—55 und der Bandfeder 36 fertiggestellt ist, wird er mit Hilfe des Gehänges 11 in den Schacht 3, wie am Beispiel des Abschnittes 11 in F i g. 1 dargestellt, eingehängt und in Richtung des Pfeiles b in den vorläufig ausgebildeten Tunneiteii bis an den Abschnitt i2 herangerückt. Danach wird die Verbindung hergestellt, die beispielsweise aus der F i g. 2 hervorgeht. Sie entspricht im wesentlichen der innen angeordneten Bandfederverbindung, die im Zusammenhang mit den F i g. 4 und 5 für die Längskanten 21 vorstehend beschrieben worden ist. Demzufolge ist auch an den Stirnkantenflächen 60, 61 2s der benachbarten Halbschalen 19 und 62 im Bereich des Innenmantels 63 bzw. 31 je ein Winkelprofil 64, 65 so einbetoniert, daß der eine Profilschenkel 66 bzw. 67 in Längsrichtung in den Beton eingelassen ist, während der andere Profilschenkel 68 bzw. 69 in einer Ebene angeordnet ist, die paraüel zur Ebene der Flächen 60 und 61 verlauf L Die Enden dieser Schenkel sind mit einer Bandfeder 70 durch je eine Kehlnaht verbunden, wie es der Ausführungsform nach Fig.4 entspricht. Die Kehlnähte tragen die Bezugszeichen 71, 72. Da jede Halbschale mit derart ausgebildeten Stirnkantenflächen 60 und 61 versehen ist, ergibt sich in Richtung des Pfeiles !! der F i g. 4 die Ansicht der F i g. 2. Hierbei ist in einer an der Außenfläche 37 bzw. 73 der Haibschaien 19, 62 je eine Aussparung 74,75 vorgesehen, in der eine Ringdichtung 76 angeordnet ist. Wiederum sind die Stirnflächen 60,61 durch eine Zwischenlage 77 getrennt.

Die Bandfeder 70 verbindet die beiden in Längsrichtung des Tunnels 1 aufeinanderfolgenden Halbschalen 62 und 19. aber auch die Schalen 20 und 79, sowie die 45 beiden aufeinanderfolgenden Ausbaulängen 11 und 12 miteinander. Die die Längskanten verbindende Bandfeder 36 ist ihrerseits bei 78 an die Bandfeder 70 angeschlossen, d. h. ebenfalls angeschweißt, was auch für die in ihrer Verlängerung liegende Bandfeder 82 gilt, wel- 50 ehe die Haibschaien 62 und 79 verbindet

In der F i g. 3 fehlt die Zwischenlage, jedoch ist die Ringdichtung 76 dort ebenfalls verwirklicht

Wie sich aus der Darstellung der F i g. 1 ergibt, können, wie vorstehend am Beispiel des Ausbauabschnittes 55 11 beschrieben, die ihm vorausgehenden Abschnitte 14 und 12, aber auch die auf ihn folgenden Abschnitte eingebaut werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 60

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ringausbau für den Tunnelbau, insbesondere im Untertagebergbau, mit Hilfe von gegebenenfalls aus gekrümmten Stahlbetonfertigschalen zusammensetzbaren Stahlbetonringen, die jeweils mit ihren Stirn- und gegebenenfalls an ihnen ausgebildeten Längskantenflächen hintereinander angeordnet und dicht sowie begrenzt gelenkig zu einer gegenüber radial zur Tunnelachse auf sie einwirkenden Belastungen begrenzt nachgiebigen Tunnelsäule miteinander verbindbar sind, wobei zumindest an den Stirnkantenflächen benachbarter, eine Fuge zwischen sich einschließender Betonringe jeweils eine Hälfte eines Gelenkes vorgesehen ist und beide aus Stahlprofilen bestehenden Gelenkhälften nach dem Zusammenfügen der benachbarten Stahlbetonringe die Fuge überbrückend und abdichtend miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Geienkhälflen bildenden Stahiprofiie Winkelprofile (64,65) sind, weiche mit einem Schenkel (66,67) einbetoniert und mit dem anderen Schenkel (68, 69), die Fugenbegrenzung bildend, in einer der betreffenden Kantenflächen (60, 61) parallelen Ebene angeordnet sind, und daß die nicht einbetonierten Schenkel (68, 69) an ihren freien Enden mit den Längskanten einer aus Flachstahlprofil bestehenden Bandfeder (70) verschweißbar sind.

2. Ringausbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenmantel der Stahlbetonschalen (19,20,62,79) fugenp^allele Aussparungen (80,81) vorgesehen sind, in denen die versenkt angeordneten Stirnkanten der Profils-henkel (68,69) und die mit ihnen verschweißte Bandfeder (70) freiliegen und nach ihrer Verbindung, gegebenenfalls mit einer die Aussparungen (80,81) ausfüllenden Vergußmasse (76), abdeckbar sind.

3. Ringausbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ring- und Längsfugen einander zugekehrten Kantenflächen (22,23; 60,61) einen Anstrich tragen, der eine Zwischenschicht (17) bildet.

4. Ringausbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stahlbetonschalen zur Montage der einzelnen Stahlbetonringe über die Längskanten verteilt angeordnete Einzelverbindungen (53 bis 55) vorgesehen sind, welche ihrerseits aus paarweise einander zugeordneten, versenkt angeordneten Winkelprofilen (43, 44) und diese verbindenden Schraubenbolzenpaaren (51,52) bestehen.